可靠性試驗芯片封裝失效分析的意義

    電子元器件的失效是指產品不能正常的工作或者工作時的電學性能和物理參數不能達到預期的標準。它與器件的可靠性是一對相對的概念。產品的失效按不同的劃分標準分可以分為很多種。雖然失效的種類很多，但是他們的共同之處就是影響器件的正常使用。特別是現階段的集成電路產業中，一個器件就可能集成上百萬，千萬個晶體管，而一個微小的晶體管的失效就可以造成器件的損壞，更嚴重的是影響系統的正常工作。對于民用塑15封集成電路來說，失效降低了器件的可靠性，從而可以導致成本的上升和市場競爭力的下降；對于可靠性要求嚴格的軍用和航天集成電路來說，失效可以導致的導彈或者火箭軌跡誤差，誤爆等災難，造成的經濟上的損失更大。因此，對失效原因的查找，也就是失效分析，是必須進行的環節。

    現在集成電路產業中，一個器件從設計的流向市場，要經歷工藝生產，硅片級測試，封裝，老化測試等環節，而每個大環節中又包括許多的小環節；并且在整個流程中所涉及的學科范圍很廣泛，包括物理，化學，機械，自動化，材料等。這些環節都是串行下去的，因此如果一個小環節出現問題，無論人為因素還是非人為因素都能導致這條生產線上的器件出現失效問題，這就無形中增加了器件的成本，從質量上和價格上降低產品的市場競爭力。例如有人估計90nm 器件的一套掩模成本可能超過130 萬美元。因此器件缺陷造成的損失代價極為高昂。對器件的失效分析，就是為了找出哪一個環節出現的問題并導致的失效。由于一塊器件最終形成涉及到很多學科，因此失效分析也是各種學科綜合運用的過程。失效分析是通過對失效器件進行各種測試和物理，化學等試驗，確定器件的失效模式；失效模式確定的越具體和越準確，對失效原因診斷的準確性和改進措施制定的針對性就越有指導價值。

    通過失效分析，特別是對現場使用的失效器件的分析，可以發現生產和管理上存在的許多技術方面的問題。通過對這些問題的反饋，一方面為產品試驗提供理論依據和試驗分析手段，另外一方面為技術部門，制造部門，質量管理部門，維修部門提供及時的科學依據，使生產技術得到改進。最終達到消除失效，提高生產和封裝工藝水平，提高材料質量，同時提高器件的可靠性，減少器件流向市場的缺陷和時間，提高產品的經濟價值和市場競爭力的目的。   良好的失效分析，不應該停留在“售后服務”的形式上，而應該貫穿于產品的開發，制造和銷售的全過程。它除了找出已發生的失效的原因并提出改進措施外，還應該提出有可能出現的新的失效，并提出相應的預防措施，為可靠性設計與新產品的研發提供先決條件。失效工作也應該是系統化全方面，建立失效分析數據庫，將發生過的和預測中的失效模式，失效機理以及改進措施集中起來，這樣一旦遇到相關或者相似的失效，就可以縮短失效分析和問題解決得時間。在集成電路產業化，特別是塑封商業化的今天，這一點時間就決定了產品的成本和市場競爭力。

    失效是集成電路產業的必然結果。在隨著集成度的不斷提高和工藝線寬的不斷縮小，而出現新的失效；隨著封裝過程中所用的材料和封裝形式的更新，而發生新的變化；據統計，隨著集成電路每發展六年，是小分析的難度就提高一個數量級。因此，失效分析是在集成電路嚴峻并長期存在的問題。